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Abaqus 在PET 膜片性能分析中的应用 张继光 青岛海信电器股份有限公司 摘要: 阐述了光学材料PET 膜片本身的性能特征，介绍了引起PET 膜片性能变化的若干因 素及改善方法，最后通过理论计算及数值仿真，初步验证并得了不同工况下的一些设计参 数。 关键词: PET膜片性能、线性膨胀系数、Abaqus 、有限元分析 引言： PET 膜片（back light ）是显示屏幕在前面变换画面的重要部件，PET 膜片的作用主要是具 扩散光线，将光线柔和均匀的散播出来，多数膜片的结构是在透明基材上如PET 双面涂光 学散光颗粒。目前膜片主要是指应用在LCD 模组的背光光源部分。按照LCD 显示器的分 类，有侧投式、直下式两类。本文选择侧投式的膜片进行分析，计算不同工况及结构，对 PET 膜片的影响。 1. PET 膜片性能 1.1 PET 膜片力学性能特征 PET 材料的物理、光性能在in-plane 面的各向异性直接取决于测试方向上分子定向排布的 相对比例。可以形象的把PET 分子看成一个个铅笔（如图1 所示），假设所有铅笔在一个 方向排成一行，排布方向（纵向）相比垂直排布方向上（横向）具有很高的机械性能（例 如弹性模量）；反之当铅笔以均匀的角度分布在各个方向上，PET 的物理和其他性能在各 个方向上是一致的，没有差别。PET 材料的性能特征由其材料的分子排布方向决定。 分子呈双轴排布的PET 材料在The extraordinary or slow or strong光学轴上表现出最大 的in-plane 弹性模量、最大的断裂强度以及最小的in-plane 热膨胀系数及应变断裂值。以下 所有分析的基础就是基于上述分子排布特征进行的。 1.2 PET 膜片热膨胀特性 PET 膜片的线性膨胀系数（α）在平行拉伸方向上（α ）降低很快，当拉伸足够大时：随着 ∥ 分子定向排列的增加，PET 膜片的线性膨胀系数有可能变成负数，且在垂直拉伸方向上 （α ）表现为较小的增加。当线性膨胀系数在拉伸方向上（α ）下降时，弹性模量 （Ε ） ⊥ ∥ ∥ 在拉伸方向上的数值会增加。如图2 所示PET 膜片的线性膨胀系数具有很强的各向异性， 最大弹性模量方向上的其数值最小（与slow optics axis 方向一致）。 2016 SIMULIA 中国区用户大会1 ( ) 不同方向上的线性膨胀系数（α θ ）的数值可以通过方程 （1）进行计算： ( ) ( )( )( ) α θ = α −α 1 +sinθ 1−sinθ +α （1） ∥ ⊥ ⊥ 图1. 分子排布对弹性模量的影响 图2. PET 膜片线性膨胀系数在in-plane 平面内的变化示意图 1.3 PET 膜片形变的原因分析 1.3.1 温度与湿度的影响 通常认为环境温度和湿度的变化，是造成PET 膜片的尺寸变化以及接触异常的主要原因。 其中湿度的影响可以看成是各向同性的，对比热膨胀引起的尺寸变化，湿度造成的尺寸数 值变化可以忽略不计。 2 2016 SIMULIA 中国区用户大会 1.3.2 内部与外部的约束作用 PET 膜片在组装结构中受到来自内部和外部的约束作用。其中内部主要是背板等部件状态 变化对其的影响，外部主要是外界作用力对PET 膜片的影响， 考虑到上述因素，改善PET 膜片形变的途径主要有以下两点：（1）本征原因：从材料内 部结构进行优化，了解PET 膜片的热性能，优化分析排布的微观结构，从本质上改善材料 性能，如线性膨胀系数等。（2 ）非本征原因：优化背光设计，了解面板与PET 膜片的相 互作用原理，从设计源头上减少变形。 2. PET 膜